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Du cobalt au gaz

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Combien faut-il d’énergie fossile pour créer de l’énergie propre. Combien rapidement l’énergie fossile dépensée pour produire de l’énergie éolienne est-elle remboursée énergétiquement. La même question se pose pour l’énergie solaire. Et pour les batteries ? Quelle est la véritable limite à l’énergie renouvelable. Autant de questions légitimes auxquelles il n’existe pas de réponses simples et directes. Ceci étant l’idée est ici d’apporter quelques éléments de réponse simples et pragmatiques.

L’énergie éolienne demande essentiellement de l’acier qui est une industrie lourde. Il faut environ pour une l’éolienne de 200 m de haut un rotor de 20 Tons et un générateur de 50 Tons d’acier. Celle-ci aura une puissance de 2 MW. L’acier est une industrie lourde intensive qui utilise essentiellement des énergies fossiles. Il faut de l’ordre de 18 Gj par Mt d’acier produit *. C’est à dire 6 MWH par ton d’acier ou encore 300 MWH d’acier pour 2 MW de puissance. En 200 heures le cycle énergétique d’acier est payé. Ensuite évidemment l’énergie éolienne est intermittente et il faut plus que de l’acier. Il faut du cuivre et du béton. Mais enfin, quelques heures de « vent fossile » pour 30 ans de fonctionnement propre cela est alléchant.

AcierEnergyIntensity

De plus il n’existe pas particulièrement de pénurie que ce soit sur l’acier ou sur le cuivre sur la planète. Ni de vent d’ailleurs.

Par contre un bémol peut être émis sur les aimants du rotor. Le neodyum ou disporsium ne sont pas particulièrement communs et cela pourrait poser problème à long terme.

En ce qui concerne l´énergie solaire on réplique le raisonnement précédent. La silicone est à la plaque solaire ce que l’acier est à l’énergie éolienne. La silice est abondante sur terre. Par contre la production de silicone à partir de silice est intensive en énergie fossile. Il est intéressant de garder en mémoire que la baisse des couts de panneaux solaire en Chine qui ne l’oublions pas est le pays avec la plus grosse capacité solaire installée s’est faite grâce au charbon.

SolarPowerCapaWorld

En conséquence les prix des panneaux solaires en 2021 ont explosé en conséquence de la crise énergétique et de l’abandon partiel de l’usage de charbon en faveur du gaz. On est revenu 20 ans en arrière au prix de 2012.

SolarPanelCost



Il faut environ 6 grammes de poly silicone par W de panneau installé. Et la production de poly silicone exige environ 11 kwh par kg de silicone. Soit donc 66 kwh par kw. Elémentaire, 66 heures de soleil « fossil » pour payer du solaire propre pendant des années.

Evidemment là encore il faut plus que des films de silicone pour fabriquer un panneau solaire. Il faut un cadre en aluminium, et du verre pour protéger, du cuivre pour connecter. Du transport, du travail… Le « pay back » énergétique est du même ordre que celui de l éolien. Très intéressant.

Le principal problème de l’énergie solaire en soit est le recyclage qui aujourd´hui est très compliqué et couteux. Et puis la encore l’intermittence.

Contre l’intermittence peux de solutions existent. Développer le réseau électrique, et surtout développer des capacités de stockage d’électricité. Stocker de l’électricité peut se faire de plusieurs manières. On peut simplement remonter du poids en hauteur, remplir des barrages par exemple. On peut aussi produire de l’hydrogène ou du méthanol. Mais il faut du CO2 vert. Oui du C02 vert on y reviendra. Pour l’heure c´est la batterie qui est le principale acteur du stockage d’électricité.

Alors la question qui se pose évidemment est le prix de la batterie. La principale technologie utilisée aujourd´hui est celle des batteries à lithium dites ion lithium. Le cout par kwh de batterie semble s’approcher de la barre des 100. Pour mémoire une Tesla c´est 100 kwh de batteries. 10 000 usd en batteries.

BatteryTech

100 kwh ou encore 100 mwh apres 1000 recharges. Avec le gas a 100 eur/mwh en Europe récemment, on tombe sur un ration intéressant. Il faudrait donc 1000 cycles de batterie en ordre de grandeur au prix actuel de la batterie et au prix actuel du mwh en Europe. 1000 cycles de vent ou de soleil gratuits bien sûr.

Curieusement c’est le cycle. Cela est curieux dans la mesure où le prix du gaz aurait actuellement un cap naturel par le prix de la batterie de lithium et ce cap aurait été techniquement touché récemment.

BatteryCycle

Coïncidence pure coïncidence ? Cela pourrait-il vouloir dire que le prix de l’électricité, à savoir celui du gaz ou du charbon et du CO2 est en train de devenir en quelque sorte une fonction du prix de la batterie. Les chiffres semblent donner raison.


Le principal problème de la batterie est donc tout de même son cout parce qu’on l’espère le 100 eur/mwh ne sera pas encore tout à fait structurel. Sinon ça va faire mal.

Et donc la question qui se pose est donc de savoir pourquoi la batterie lithium est-elle si chère encore. Une batterie est constituée d’une cathode, d’une anode, et d électrolyte. Dans le cas de la batterie en dépit de son nom donné pour l’électrolyte c’est le métal qui compose la cathode le problème. En effet il faut du cobalt pour la cathode. Un alliage d’aluminium et nickel pour diminuer le cobalt est possible mais on n’y coupe pas.

CathodCost

Selon le département américain de l’énergie il faut tout de même 20 kg de cobalt pour une capacité de 100 kwh. 100 kwh on revient à la Tesla. Pour 1 millions de Tesla vendues par an, ça fait 20 kT de cobalt. La production annuelle de cobalt est de 120 kt par an. 60-70 millons de voitures se vendent par an. Attention virage.
MetalsProduction

https://www.energy.gov/eere/vehicles/articles/reducing-reliance-cobalt-lithium-ion-batteries


“Cobalt is considered the highest material supply chain risk for electric vehicles (EVs) in the short and medium term. EV batteries can have up to 20 kg of Co in each 100 kilowatt-hour (kWh) pack.

ElectricVehicleGrowth

En conclusion, les énergies renouvelables oui, grâce aux énergies fossiles oui. Et d´énormes questions sur les métaux et les métaux rares en particulier. Ce qui est intéressant dans la transition énergétique ce n´est pas autant l´élimination du CO2 ou le réchauffement climatique mais bien la connaissance, la technologie et la géopolitique. 






















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